秸秆还田与施氮对耕层土壤有机碳储量、组分和团聚体的影响

作者：郭戎博; 李国栋; 潘梦雨; 郑险峰^*; 王朝辉; 何刚

来源：中国农业科学, 2023, 56(20): 4035-4048.

• 秸秆还田
• 氮肥
• 耕层
• 碳储量
• 活性碳组分
• 团聚体

【目的】秸秆还田配施氮肥的固碳研究结果存在争议，为此展开本研究，旨在揭示秸秆还田配施氮肥对农田土壤固碳能力的影响以及固碳机理，为秸秆还田配施氮肥固碳研究提供依据。【方法】依托11年的长期定位试验，采用裂区设计，主处理为秸秆处理方式(还田与不还田)，副处理为3个施氮水平，分别为不施氮(N0)、施氮168 kg·hm-2(N168)、336 kg·hm-2(N336，过量施氮)。【结果】施用氮肥较不施氮肥小麦增产14.4%—19.5%，秸秆还田对产量影响不显著。秸秆还田显著提高土壤碳累积投入量70.8%(P<0.05)，但对土壤有机碳储量影响不显著。与不施氮相比，施用氮肥分别显著提高土壤碳累积投入量和土壤有机碳储量7.7%—8.5%(P<0.05)和4.7%—8.1%(P<0.05)。施用氮肥显著提高土壤固碳速率32.7%—56.1%(P<0.05)，过量施氮(N336)显著提高土壤固碳效率51.8%(P<0.05)；秸秆还田显著降低了土壤固碳效率30.9%(P<0.05)。施氮和秸秆还田均能提升土壤碳库容量，N0和N168处理已经达到碳饱和状态。秸秆还田后土壤可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EO)含量分别提高4.6%、11.2%、4.5%。与不施氮(N0)相比，施氮(N168)和过量施氮(N336)的DOC分别提高14.1%、29.5%;MBC分别平均降低14.0%、28.0%;EO分别提高8.2%和11.5%。秸秆还田有利于土壤DOC/SOC、微生物熵的提高。施用氮肥有利于DOC/SOC的提升，但降低了微生物熵。秸秆还田与施用氮肥均对土壤EO/SOC没有影响。秸秆还田和施氮均有利于大团聚体(>0.25 mm)的提升，秸秆还田显著提升了大团聚体的有机碳含量5.2%。秸秆不还田下团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)随着氮水平增加表现出先提高后降低的趋势，还田下则表现为随氮水平的增加而增加，秸秆还田分别提升团聚体MWD和GMD 8.8%和7.5%，施用氮肥相较不施氮对MWD和GMD分别提升14.1%—22.7%和16.8%—23.4%。秸秆还田和施氮均能提高有机碳在大团聚体的分布。【结论】秸秆还田配施氮肥可以通过增加碳投入量，提高活性有机碳含量，降低微生物活性，提高团聚体对有机碳的保护来提高耕层碳储量。

• 单位
  西北农林科技大学; 旱区作物逆境生物学国家重点实验室